DE10259051A1 - Channel allocation in cellular radio communications system involves determining channel for mobile, base station connection for which common and adjacent channel interferences do not exceed threshold - Google Patents

Channel allocation in cellular radio communications system involves determining channel for mobile, base station connection for which common and adjacent channel interferences do not exceed threshold Download PDF

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Abstract

The method involves determining a channel for a connection in a cell between a mobile station and a base station as the channel for which common channel interferences and adjacent channel interferences from the same cell do not exceed a defined threshold, whereby channels used in the same cell and in adjacent cells by active mobile stations are taken into consideration.

Description

Funkkommunikationssysteme dienen der Übertragung von Informationen, Sprache oder Daten, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle, auch Luftschnittstelle genannt, zwischen einer sendenden und einer empfangenden Funkstation. Die Funkschnittstelle wird dabei in Kanäle organisiert, die unterscheidbar sind und die einzelnen Teilnehmern zugewiesen werden.Serve radio communication systems the transfer of information, voice or data, with the help of electromagnetic Waves over a radio interface, also called air interface, between a transmitting and a receiving radio station. The radio interface is in channels organized that are distinguishable and the individual participants be assigned to.

In dem bekannten GSM-Mobilfunksystem, sowie dessen Weiterentwicklung mit einem Paketdatendienst GPRS beziehungsweise EGPRS, deren Architektur zum Beispiel in B. Walke "Mobilfunknetze und ihre Protokolle", Band 1, Teubner-Verlag Stuttgart, 1998, Seite 138 bis 151, sowie Seite 295 bis 311 beschrieben ist, wird ein Kanal durch einen schmalbandigen Frequenzbereich und einen Zeitschlitz gebildet. Da sich ein Teilnehmersignal in einem Kanal in Frequenz und Zeit von den übrigen Teilnehmersignalen unterscheidet, kann die Funkstation eine Detektion der Daten des Teilnehmersignals vornehmen. In neueren Funkkommunikationssystemen, wie zum Beispiel dem UMTS-System, werden die einzelnen Teilnehmer darüber hinaus durch unterschiedliche Spreizcodes unterschieden.In the well-known GSM mobile radio system, as well as its further development with a packet data service GPRS respectively EGPRS, whose architecture is described, for example, in B. Walke "Mobile Networks and their logs ", Volume 1, Teubner-Verlag Stuttgart, 1998, pages 138 to 151, and Pages 295 to 311 describes a channel through a narrow band Frequency range and a time slot formed. Since there is a subscriber signal can differ in frequency and time in one channel from the other subscriber signals the radio station detects the data of the subscriber signal. In newer radio communication systems, such as the UMTS system, the individual participants about it distinguished by different spreading codes.

Da in einem Mobilfunknetz nur eine begrenzte Anzahl unterschiedlicher Kanäle zur Verfügung steht, wird der Bereich, der von dem Mobilfunknetz bedient werden soll, in Zellen eingeteilt. Jeder Zelle wird eine Untermenge unterschiedlicher Kanäle zugeordnet. Gleiche Kanäle können in räumlich entfernten Zellen wiederbenutzt werden. Der Abstand, in dem gleiche Kanäle wiederbenutzt werden, bestimmt einerseits die Kapazität des Mobilfunksystems, und andererseits die Störsicherheit. Im GSM-System, in dem Kanäle unter Anderem durch unterschiedliche Frequenzen unterschieden werden, wird dieser Ab stand als "Frequenzwiederholabstand" oder Reuse bezeichnet. Im Hinblick auf eine möglichst große Kapazität des Mobilfunknetzes ist es vorteilhaft, einen kleinen Abstand zu wählen, im Hinblick auf eine Störsicherheit ist es vorteilhaft, einen möglichst großen Abstand zu wählen. Bezüglich dieser widerstrebenden Anforderungen muss daher ein Kompromiss gefunden werden.Because there is only one in a cellular network limited number of different channels is available, the area which is to be served by the mobile radio network, divided into cells. A subset of different channels is assigned to each cell. Same channels can in spatially removed cells can be reused. The distance at the same channels on the one hand determines the capacity of the mobile radio system, and on the other hand, interference immunity. In the GSM system, in which channels differentiated by different frequencies, From this was called "frequency repetition distance" or trap. With a view to a possible size capacity of the cellular network, it is advantageous to have a small distance choose, with regard to interference immunity it is advantageous to keep the distance as large as possible to choose. In terms of These conflicting requirements must therefore be compromised become.

Es gibt GSM Netze, die in einem 1:1 Reuse betrieben werden, d.h. jede Frequenz wird in jeder Zelle verwendet. Man verwendet jedoch ein Frequenzsprungverfahren mit unterschiedlichen Frequenzsprung-Systemen pro Funkverbindung, so dass je nach Last-Zustand mehr oder weniger Burst-Kollisionen auftreten. In diesem Fall wird ein Kanal durch einen Zeitschlitz und ein Frequenzsprung-System definiert.There are GSM networks in a 1: 1 Reuse operated, i.e. every frequency is used in every cell. However, a frequency hopping method with different ones is used Frequency hopping systems per radio link, so depending on the load condition more or less burst collisions occur. In this case a channel through a time slot and a frequency hopping system Are defined.

Störungen treten einerseits auf durch Mobilfunkteilnehmer, die in einer anderen Zelle denselben Kanal benutzen, sogenannte Gleichkanalstörungen, andererseits durch Mobilfunkteilnehmer, die in derselben oder in benachbarten Zellen einen benachbarten Kanal benutzen, sogenannte Nachbarkanalstörungen.Disorders occur on the one hand by cellular subscribers who are in the same cell Use channel, so-called co-channel interference, on the other hand through Cellular subscribers operating in the same or in neighboring cells use an adjacent channel, so-called adjacent channel interference.

In der Literatur findet sich zum Thema Kanalzuweisung die von NOKIA vorgeschlagene DFCA-Lösung (Dynamic Frequency and Channel Allocation), siehe Halonen et al, „GSM, GPRS and EDGE Performance", Wiley 2002, S. 299ff.In the literature you can find the In terms of channel assignment, the DFCA solution (Dynamic Frequency and Channel Allocation), see Halonen et al, “GSM, GPRS and EDGE Performance, "Wiley 2002, pp. 299ff.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Kanalzuteilung in einem Mobilfunksystem anzugeben, mit dem einerseits die erreichbare Kapazität des Funkkommunikationssystems und andererseits die Störsicherheit vergrößert werden kann. Insbesondere sollen gegenüber DFCA durch deutliche Performance-Gewinne erreicht werden.The invention is based on the problem to specify a method for channel allocation in a mobile radio system, with the one hand the achievable capacity of the radio communication system and on the other hand, interference immunity be enlarged can. In particular, are supposed to DFCA can be achieved through significant performance gains.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übrigen Ansprüchen hervor.According to the invention, this problem is solved by a method according to claim 1. Further embodiments of the invention emerge from the remaining claims.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Kanalzuweisung für eine Verbindung in einer Zelle zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation derjenige Kanal bestimmt, für den Gleichkanalstörungen und Nachbarkanalstörungen aus benachbarten Zellen und Nachbarkanalstörungen aus derselben Zelle eine vorgegebene Schwelle nicht überschreiten, wobei die in derselben Zelle und in den benachbarten Zellen durch aktive Mobilstationen benutzten Kanäle berücksichtigt werden. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit von einer starren Zuordnung bestimmter Kanäle zu bestimmten Zellen abgewichen. Es wird vielmehr betrachtet, welche Kanäle gerade belegt sind und wie sich diese Kanalbelegung in der betrachteten Zelle und in den benachbarten Zellen auf die neu aufzubauende Verbindung bezüglich der Störungen auswirken. Für die neu aufzubauende Verbindung wird dann derjenige Kanal ausgewählt, für den eine tolerierbare Störung zu erwarten ist. Das kann z. B. derjenige Kanal mit der geringsten Störung sein oder ein Kanal, für den eine vom jeweiligen Dienst abhängige Schwelle nicht überschritten wird. Durch Berücksichtigung der vom jeweiligen Dienst abhängigen Schwelle wird sichergestellt, dass die Dienste-Anforderung des betreffenden Teilnehmers erfüllt wird.In the method according to the invention becomes the channel assignment for a connection in a cell between a mobile station and one Base station determines the channel for which co-channel interference and adjacent channel interference are used neighboring cells and adjacent channel interference from the same cell do not exceed a predetermined threshold, being those in the same cell and in neighboring cells by active Mobile stations use channels considered become. In the method according to the invention is thus from a rigid assignment of certain channels to certain Cells deviated. Rather, it looks at which channels are occupied and how this channel assignment in the considered Cell and in the neighboring cells on the new connection to be established in terms of of disturbances impact. For the new connection to be established is then selected for that channel tolerable disorder is to be expected. That can e.g. B. the channel with the lowest disorder be or a channel for does not exceed a threshold dependent on the respective service becomes. By considering depending on the service Threshold ensures that the services request of the person concerned Participant met becomes.

Bei der Betrachtung der zu erwartenden Störungen werden nur die Nachbarkanalstörungen aus der betrachteten Zelle und den benachbarten Zellen sowie Gleichkanalstörungen aus benachbarten Zellen herangezogen. Gleichkanalstörungen und Nachbarkanalstörungen aus weiter entfernteren Zellen können über eine Interferenz-Matrix gewichtet berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird der neu aufzubauenden Verbindung der Kanal zugewiesen, für den eine noch tolerierbare Störung zu erwarten ist. Andererseits werden die zur Verfügung stehenden Kanäle bei optimaler Störsicherheit bestmöglichst ausgenutzt. Da durch wird die Kapazität des Funkkommunikationssystems erhöht.When considering the expected interference, only the adjacent channel interference from the considered cell and the neighboring cells and co-channel interference from neighboring cells. Co-channel interference and adjacent-channel interference from more distant cells can be weighted using an interference matrix. In this way, the channel to be established is assigned the channel for which a still tolerable fault can be expected. On the other hand, the available channels are used in the best possible way with optimal interference immunity. Since the capacity of the radio communication system is increased.

In die Berechnung der Kanalzuweisung können zusätzlich die Interferenz-Eliminierungs-Möglichkeiten zum Beispiel durch Interference Cancellation von Netzwerk und Mobilstation einfliessen.In the calculation of the channel assignment can additionally the interference elimination options for Example by interference cancellation of network and mobile station incorporated.

Als benachbarte Zellen können sektorförmige Zellen betrachtet werden, die von derselben Sektorenantenne abgedeckt werden. Es können auch Zellen sein, die von unterschiedlichen Antennen abgedeckt werden. Sind die Zellen unterschiedlichen Basisstationssteuerungen zugeordnet, muss sichergestellt sein, dass Informationen über in den einzelnen Zellen aktive Kanäle in einer zentralen Instanz verfügbar sind.Sector-shaped cells can be used as neighboring cells considered, which are covered by the same sector antenna. It can also be cells that are covered by different antennas. If the cells are assigned to different base station controls, It must be ensured that information is available in the individual cells active channels available in a central instance are.

Vorzugsweise werden bei der Kanalzuweisung die Positionen von aktiven Mobilstationen innerhalb der benachbarten Zellen d.h. die Ortsinformationen der aktiven Mobilstationen berücksichtigt. Auf diese Weise kann die Kapazität des Funkkommunikationssystems weiter erhöht werden, weil die Positionen der belegten Kanäle innerhalb der Zellen berücksichtigt werden.Preferably, when assigning channels the positions of active mobile stations within the neighboring Cells i.e. takes into account the location information of the active mobile stations. In this way, the capacity of the radio communication system can be further increased because of the positions of the occupied channels taken into account within the cells become.

Ferner können zusätzlich die zur Verfügung stehenden Funkparameter und Messwerte verwendet werden. Dazu gehören Power Control Information, Abstand bzw. Timing Advance usw. Es kann beispielsweise berücksichtigt werden, ob eine in einer Nachbarzelle aktive Mobilstation mit geringer oder hoher Leistung sendet.Furthermore, the available ones can also be used Radio parameters and measured values are used. This includes power Control information, distance or timing advance etc. It can be taken into account, for example whether a mobile station active in a neighboring cell with less or high power sends.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Zellen mittels Strahlformung in Teilbereiche zu unterteilen. In diesem Fall wird vorzugsweise aus der Strahlformung die Position der aktiven Mobilstationen innerhalb der benachbarten oder derselben Zelle abgeleitet. Für die Bestimmung der Position der aktiven Mobilstationen ist gemäß dieser Ausführungsform keine zusätzliche Positionsbestimmung erforderlich. Alternativ kann im Falle von Zellen ohne Strahlformungsteilbereiche die Position aus den Funkparametern bestimmt und/oder Lokalisierungsinformationen (beispielsweise LCS) genutzt werden.It is within the scope of the invention to subdivide the cells into partial areas by means of beam shaping. In this case, the beam shaping preferably becomes the position of active mobile stations within the neighboring or the same Cell derived. For the determination of the position of the active mobile stations is according to this embodiment no additional Position determination required. Alternatively, in the case of cells the position from the radio parameters without beam shaping sections determines and / or localization information (for example LCS) be used.

Im Hinblick darauf, dass die Gleichkanalstörungen aus benachbarten Zellen, die Nachbarkanalstörungen aus benachbarten Zellen und die Nachbarkanalstörungen aus derselben Zelle unterschiedlichen Einfluss auf die Gesamtstörung einer Verbindung haben, ist es vorteilhaft, diese mit unterschiedlichen Gewichten zu berücksichtigen. Insbesondere Netzwerke und Teilnehmerstationen mit Interferenz-Eliminierungs-Möglichkeit können eine gewisse Anzahl von Störquellen individuell dämpfen, was berücksichtigt werden kann.In view of that co-channel interference from neighboring cells, the adjacent channel interference from neighboring cells and the adjacent channel interference different influence on the overall disorder of one from the same cell Have connection, it is advantageous to use these with different Weights to take into account. In particular, networks and subscriber stations with the possibility of interference elimination can be one certain number of sources of interference steam individually, what takes into account can be.

Das Verfahren ist insbesondere anwendbar in einem Funkkommunikationssystem, in dem jeder Kanal durch einen Zeitschlitz und eine Frequenz definiert ist. Es ist somit insbesondere anwendbar in einem Funkkommunikationssystem entsprechend dem GSM-Standard, GPRS, EDGE und beim TDMA-Standard. Das Verfahren eignet sich auch für alle FDMA Systeme sowie für Systeme basierend auf CDMA (z.B. UMTS, TD-SCDMA), wobei hier ein Kanal durch einen Code bzw. ein Code-Zeitschlitzpaar definiert ist.The method is particularly applicable in a radio communication system in which each channel is through one Time slot and a frequency is defined. So it is special applicable in a radio communication system according to the GSM standard, GPRS, EDGE and the TDMA standard. The procedure is also suitable for all FDMA systems as well as for Systems based on CDMA (e.g. UMTS, TD-SCDMA), here one Channel is defined by a code or a code time slot pair.

Ist ein Kanal durch einen Zeitschlitz und eine Frequenz bestimmt, so wird bei der Ermittlung des zuzuweisenden Kanals für einen vorgegebenen Zeitschlitz für jeden unbenutzten Frequenzwert berücksichtigt, ob derselbe Frequenzwert in den benachbarten Zellen benutzt wird, und ob benachbarte Frequenzwerte in den benachbarten Zellen oder derselben Zelle verwendet werden. Für die Kanalzuweisung wird derjenige Frequenzwert verwendet, für den derselbe Frequenzwert in möglichst wenigen benachbarten Zellen und/oder benachbarte Frequenzwerte in möglichst wenigen benachbarten Zellen oder derselben Zelle verwendet werden. Bei zusätzlicher Anwendung von Interferenz-Eliminierung kann hierbei eine gewisse wohldefinierte Anzahl von Kollisionen eingerechnet werden.Is a channel through a time slot and a frequency is determined, so when determining the one to be assigned Channel for a predetermined time slot for each unused frequency value takes into account whether the same frequency value is used in the neighboring cells, and whether adjacent frequency values in the neighboring cells or the same cell. For the Channel assignment uses the frequency value for which it is the same Frequency value in if possible few neighboring cells and / or adjacent frequency values in preferably few neighboring cells or the same cell can be used. at additional Applying interference elimination can do some well-defined number of collisions.

Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, einer Nachbarzelle, in der derselbe Frequenzwert benutzt wird, einen ersten Wert, einer benachbarten Zelle, in der ein benachbarter Frequenzwert benutzt wird, einen zweiten Wert und derselben Zelle, in der ein benachbarter Frequenzwert benutzt wird, einen dritten Wert zuzuordnen. Zur Beurteilung der Störung wird nachfolgend die Summe aus den zugeordneten ersten Werten, zweiten Werten und dritten Werten gebildet. Es wird der Kanal mit derjenigen Frequenz zugewiesen, für den die Summe die vorgegebene Schwelle nicht überschreitet. Dabei wird benachbarten Zellen, in denen weder derselbe Frequenzwert benutzt wird, noch ein benachbarter Frequenzwert benutzt wird, kein Wert zugeordnet. Ebenso wird derselben Zelle kein Wert zugeordnet, falls in dieser kein Kanal mit einer benachbarten Frequenz aktiv ist. Auf diese Weise ist die Höhe der Summe ein Maß dafür, wieviele potentielle (und evtl. nicht elimierbare) Störer sich in derselben Zelle beziehungsweise benachbarten Zellen befinden.It is within the scope of the invention of a neighboring cell in which the same frequency value is used, one first value, an adjacent cell in which an adjacent frequency value is used, a second value and the same cell in which a adjacent frequency value is used to assign a third value. To assess the fault is subsequently the sum of the assigned first values, second Values and third values. It becomes the channel with the one Frequency assigned for that the sum does not exceed the specified threshold. Doing so is neighboring Cells in which neither the same frequency value is used nor an adjacent frequency value is used, no value assigned. As well no value is assigned to the same cell if there is no value in it Channel with an adjacent frequency is active. In this way is the height the sum is a measure of how many potential (and possibly not eliminable) interferers are in the same cell or neighboring cells.

Diese Werte können als Werte bzw. Kosten einer Zielfunktion anhand der existierenden Funkparamter, der Positionen von Zellen und Teilnehmern, der Interferenz-Matrizen sowie der Interferenz-Eliminierungsfähigkeiten von Netz und Mobilstation bestimmt und modifiziert werden.These values can be values or costs a target function based on the existing radio parameters, the positions of cells and participants, the interference matrices as well as the interference elimination capabilities determined and modified by network and mobile station.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, eine Schwelle vorzugeben, mit der die Summe verglichen wird. Liegt die Summe oberhalb der vorgegebenen Schwelle, wird kein Kanal zugewiesen. Auf diese Weise wird eine Laststeuerung des Funkkommunikationssystem bewirkt. Durch Einführen der Schwelle wird eine bestimmte Störsicherheit gewährleistet. Diese geht natürlich auf Kosten der Kapazität des Funkkommunikationssystems. Bei Überschreiten der Schwelle können zudem bekannte Last-Abwehr-Mechanismen greifen, z.B. Handover in weniger belastete Nachbarzellen.It is within the scope of the invention to specify a threshold with which the sum is compared. If the sum is above the specified threshold, no channel is assigned. In this way, load control of the radio communication system is effected. By inserting the threshold, a be agreed interference immunity guaranteed. Of course, this comes at the expense of the capacity of the radio communication system. If the threshold is exceeded, known load defense mechanisms can also intervene, for example handover in neighboring cells that are less loaded.

Bei Dualband-Zellen wird das Verfahren für jedes einzelne Band durchgeführt. Je nach Verfügbarkeit der Resourcen werden unterschiedliche Schwellen gesetzt. Bei Dual-Band Zellen wird vorzugsweise auch ein Load-Balancing verwendet, d.h. der Teilnehmer wird dem Band mit der geringeren relativen Last zugewiesen.The procedure is used for dual-band cells for each single band performed. Depending on the availability of the Different thresholds are set for resources. With dual band Load balancing is also preferably used for cells, i.e. the participant is assigned to the band with the lower relative load.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert.The invention is described below of an embodiment, that is shown in the figures, explained in more detail.

1 zeigt einen Ausschnitt aus der Architektur eines Funkkommunikationssystems. 1 shows a section of the architecture of a radio communication system.

2 zeigt ein Kanalbelegungsschema für drei Zellen und zwölf Kanäle. 2 shows a channel assignment scheme for three cells and twelve channels.

3 zeigt ein Kanalbelegungsschema für drei Zellen und zwölf Kanäle unter Berücksichtigung der Positionen innerhalb der Zellen. 3 shows a channel assignment scheme for three cells and twelve channels taking into account the positions within the cells.

Ein Funkkommunikationssystem umfasst eine Vielzahl von Basisstationen BTS (siehe 1). Jede Basisstation BTS ist mit einer Basisstationssteuerung BSC verbunden. Einer Basisstationssteuerung BSC können dabei mehrere Basisstationen BTS zugeordnet sein. Die Basisstationssteuerungen BSC stellen eine Verbindung zu einer Mobilvermittlungsstation MSC dar. Die Mobilvermittlungsstation MSC stellt eine Verbindung zu anderen Mobilvermittlungsstationen und zu anderen Vermittlungsstellen, zum Beispiel zu Paketdatendiensten oder zum Festnetz dar.A radio communication system comprises a plurality of base stations BTS (see 1 ). Each base station BTS is connected to a base station controller BSC. A base station controller BSC can have several base stations BTS assigned to it. The base station controls BSC represent a connection to a mobile switching station MSC. The mobile switching station MSC represents a connection to other mobile switching stations and other switching centers, for example to packet data services or to the fixed network.

Die Basisstationen BTS sind Funkstationen, über die eine Funkverbindung zu einer Mobilstation MS aufgebaut werden kann. Heutzutage gebräuchliche Basisstationen BTS sind mit einer Sektorantenne ausgerüstet, über die sie in drei unabhängige sektorförmige Zellen S1, S2, S3 ausstrahlen. Die sektorförmigen Zellen S1, S2, S3 stellen benachbarte Zellen dar.The base stations BTS are radio stations over which a radio connection to a mobile station MS can be established. Common today Base stations BTS are equipped with a sector antenna via which them into three independent sectorial Radiate cells S1, S2, S3. Place the sector-shaped cells S1, S2, S3 neighboring cells.

Zum Aufbau einer Verbindung zwischen der Mobilstation MS und der Basisstation BTS wird der Verbindung ein Kanal zugewiesen. Im GSM-System wird der Kanal durch die Angabe eines Zeitschlitzes und einer Frequenz definiert. Im GSM-System werden der Zeitschlitz durch Angabe einer TDMA (Time Division Multiple Access)-Rahmen-Nummer und die Nummer des Zeitschlitzes in dem betreffenden Rahmen und die Frequenz durch die Angabe der für die Verbindungen zu Mobilstationen zur Verfügung stehenden Frequenzen MA, sowie einen Versatz MAIO in der Frequenz bzw. dem Frequenzsprung-System angegeben.To establish a connection between the mobile station MS and the base station BTS becomes the connection assigned a channel. In the GSM system the channel is indicated of a time slot and a frequency. In the GSM system the time slot by specifying a TDMA (Time Division Multiple Access) frame number and the number of the time slot in the relevant frame and the frequency by specifying the for connections to mobile stations to disposal standing frequencies MA, as well as an offset MAIO in frequency or the frequency hopping system.

Zur Zuweisung eines Kanals für eine aufzubauende Verbindung wird in einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Kanalbelegungsschema für drei einander benachbarte Sektoren betrachtet (siehe 2). In dem Kanalbelegungsschema sind tabellenförmig die betrachteten Sektoren und die zur Verfügung stehenden Kanäle dargestellt. Die Zeilen der Tabelle sind dabei den betrachteten Sektoren, einem ersten Sektor S1, einem zweiten Sektor S2 und einem dritten Sektor S3 zugeordnet. Die Spalten der Tabelle sind den Kanälen, die durch die Kanalparameter F0, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9, F10, sowie F11 bezeichnet sind. Die Kanalparameter sind zum Beispiel Frequenzen oder Versatzzahlen zu einem Frequenzwert. In dem Kanalbelegungsschema sind in dem jeweiligen Sektor Si aktive Kanäle Ka durch Schraffur gekennzeichnet. Nicht aktive Kanäle in den Sektoren Si sind durch weisse Felder Kn gekennzeichnet. Zu untersuchende Kanäle KU sind durch gekreuzte Schraffur gekennzeichnet. Für die zu untersuchenden Kanäle KU wird beurteilt, auf welchem der zu untersuchenden Kanäle KU eine Verbindung die geringsten Störungen erfährt.To assign a channel for a connection to be set up, a channel assignment scheme for three adjacent sectors is considered in a first exemplary embodiment of the method according to the invention (see 2 ). The considered sectors and the available channels are shown in table form in the channel assignment scheme. The rows of the table are assigned to the sectors under consideration, a first sector S1, a second sector S2 and a third sector S3. The columns of the table are the channels that are designated by the channel parameters F 0 , F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 5 , F 6 , F 7 , F 8 , F 9 , F 10 , and F 11 , The channel parameters are, for example, frequencies or offset numbers to a frequency value. In the channel assignment scheme, active channels K a are identified by hatching in the respective sector S i . Inactive channels in the sectors S i are identified by white fields K n . Channels K U to be examined are identified by crossed hatching. For the channels K U to be examined, an assessment is made as to which of the channels K U to be examined is experiencing the least interference.

Zur Beurteilung der Störungen durch Interferenz werden die möglichen Störungen folgendermaßen klassifiziert: Eine Gleichkanalstörung aus einem Nachbarsektor liegt vor, wenn im Nachbarsektor der gleiche Kanal mit der gleichen Frequenz aktiv ist. Eine Nachbarkanalstörung aus einem Nachbarsektor liegt vor, wenn im Nachbarsektor ein benachbarter Kanal aktiv ist, das heisst, ein Kanal mit einem Kanalparameter fj–1 oder fj+l falls in dem zu untersuchenden Kanal der Kanalparameter fj belegt ist. Eine Nachbarkanalstörung aus dem eigenen Sektor liegt vor, wenn in dem eigenen Sektor ein benachbarter Kanal aktiv ist. Die unterschiedlichen möglichen Störungen haben unterschiedlich schwerwiegende Auswirkungen. Diese Unterschiede werden durch Zuweisung von unterschiedlichen Gewichtsfaktoren berücksichtigt. So wird beispielsweise den Nachbarkanalstörungen aus dem Nachbarsektor der Wert 1, den Nachbarkanalstörungen aus dem eigenen Sektor der Wert 3 und den Gleichkanalstörungen aus dem Nachbarsektor der Wert 5 zugewiesen.To assess interference due to interference, the possible interference is classified as follows: A co-channel interference from a neighboring sector is present if the same channel with the same frequency is active in the neighboring sector. An adjacent channel interference from a neighboring sector is present if an adjacent channel is active in the neighboring sector, that is to say a channel with a channel parameter f j − 1 or f j + l if the channel parameter f j is occupied in the channel to be examined. An adjacent channel interference from your own sector exists if an adjacent channel is active in your own sector. The different possible disturbances have different serious effects. These differences are taken into account by assigning different weight factors. For example, the adjacent channel interference from the neighboring sector is assigned the value 1, the adjacent channel interference from its own sector is assigned the value 3 and the co-channel interference from the adjacent sector is assigned the value 5.

Betrachtet man die zu erwartenden Störungen für den zu untersuchenden Kanal KU im zweiten Sektor S2 mit dem Kanalparameter F4, so ergibt sich 1 + 1 + 3 + 5 = 10.If one considers the expected interference for the channel K U to be examined in the second sector S2 with the channel parameter F 4 , the result is 1 + 1 + 3 + 5 = 10.

Für den zu untersuchenden Kanal KU im zweiten Sektor S2 mit dem Kanalparameter F7 ergibt sich 1 + 1 + 3 + 3 + 5 + 5 = 18.For the channel K U to be examined in the second sector S2 with the channel parameter F 7 , 1 + 1 + 3 + 3 + 5 + 5 = 18 results.

Das heisst, für den zu untersuchenden Kanal KU im zweiten Sektor 52 mit dem Kanalparameter F7 wird eine größere Störung erwartet als für den zu untersuchenden Kanal KU im zweiten Sektor S2 mit dem Kanalparameter F4. Der Verbindung wird somit der zu untersuchende Kanal KU im zweiten Sektor S2 mit dem Kanalparameter F4 zugewiesen.That means for the channel K U to be examined in the second sector 52 With the channel parameter F 7 , a greater disturbance is expected than for the channel K U to be examined in the second sector S2 with the channel parameter F 4 . The channel K U to be examined is thus assigned to the connection in the second sector S2 with the channel parameter F 4 .

Die Gewichtsfaktoren bestimmen das Verhalten des Algorithmus. Die Werte der Gewichtsfaktoren müssen daher so gewählt werden, dass sie der Schwere der Interferenzstörungen entsprechend ansteigen. Die Werte der Gewichtsfaktoren werden beispielsweise aus Messungen der Funkparameter, der gegenseitigen Zellstörungen beispielsweise in der Form einer Interferenz-Matrix, der Interferenz-Eliminierungsmöglichkeiten von Netzwerk und Teilnehmerstationen und den Positionen von Zel len und Teilnehmerstationen soweit vorhanden hergeleitet und bestimmt .The weight factors determine the behavior of the algorithm. The values of the weight factors must therefore be chosen so that they increase in accordance with the severity of the interference. The values of the weight factors are obtained, for example, from measurements of the radio parameters, the mutual gene cell disorders, for example in the form of an interference matrix, the interference elimination possibilities of the network and subscriber stations and the positions of cells and subscriber stations, if available, derived and determined.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Verfahren angewendet zur Kanalzuweisung in einem Funkkommunikationssystem, in dem die Sektoren in Subsektoren unterteilt werden. Dabei wird unter Verwendung stärker bündelnder Antennen das ausgestrahlte Funkfeld auf den Teilbereich des Sektors konzentriert, in dem sich der Teilnehmer aufhält. Eine neu aufzubauende Verbindung wird zunächst mit einem Funkstrahl bedient, der den gesamten Sektor überdeckt. Nachfolgend, wenn auf Grund von Feldstärkemessungen ermittelt wird, wo sich der Teilnehmer innerhalb des Sektors befindet, wird der Funkstrahl gebündelt.In a second embodiment the method is used for channel assignment in a radio communication system, in which the sectors are divided into sub-sectors. Doing so using stronger narrow beam Antennas broadcast the radio field on the sub-area of the sector concentrated in which the participant is staying. A new connection to be established will first operated with a radio beam that covers the entire sector. Below, if it is determined based on field strength measurements, where the participant is within the sector, the Bundled radio beam.

Zur Bestimmung eines zuzuweisenden Kanals wird wiederum ein Kanalbelegungsschema betrachtet (siehe 3). Es sind tabellenförmig die in einem Sektor oder einem Subsektor aktiven Kanäle aufgetragen. Den Zeilen sind ein erster Sektor S1, ein zweiter Sektor S2 und ein dritter Sektor S3 zugeordnet. Den Spalten sind Kanalparameter F0, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, Fe, F9, F10 und F11 zugeordnet. Als Kanalparameter können zum Beispiel die im GSM-System gebräuchlichen Frequenzversatzzahlen verwendet werden.To determine a channel to be assigned, a channel assignment scheme is again considered (see 3 ). The channels active in a sector or a sub-sector are plotted in a table. A first sector S1, a second sector S2 and a third sector S3 are assigned to the rows. Channel parameters F 0 , F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 5 , F 6 , F 7 , Fe, F 9 , F 10 and F 11 are assigned to the columns. For example, the frequency offset numbers common in the GSM system can be used as channel parameters.

In dem Kanalbelegungsschema sind aktive Kanäle Ka schraffiert dargestellt. Dabei ist für Verbindungen, für die noch keine Umschaltung auf einen Subsektor stattgefunden hat, die gesamte Sektorfläche schraffiert. Für Verbindungen, bei denen eine Umschaltung auf einen Subsektor stattgefunden hat, wird lediglich der Subsektor schraffiert. Nicht aktive Kanäle Kn sind durch weisse Felder markiert.Active channels K a are shown hatched in the channel assignment diagram. The entire sector area is hatched for connections for which no switchover to a subsector has yet taken place. For connections where a switchover to a subsector has taken place, only the subsector is hatched. Inactive channels K n are marked by white fields.

Im Folgenden werden als zu untersuchende Kanäle KU der zweite Sektor S2 mit dem Kanalparameter F4 sowie der zweite Sektor S2 mit dem Kanalparameter F7 betrachtet. Die zu untersuchen den Kanäle KU sind durch eine gekreuzte Schraffur kenntlich gemacht.In the following, the second sector S2 with the channel parameter F 4 and the second sector S2 with the channel parameter F 7 are considered as the channels K U to be examined. The channels K U to be examined are identified by crossed hatching.

Die Gewichtsfaktoren sind wie im ersten Ausführungsbeispiel zugewiesen. Hinzu kommt, dass für Subsektoren Zusatzfaktoren eingeführt werden. Es wird für den benachbarten Subsektor der Zusatzfaktor 1, für den nächsten Subsektor der Zusatzfaktor 0,7, für den dritten Subsektor der Zusatzfaktor 0,4 und für den vierten, am weitesten entfernten Subsektor der Zusatzfaktor 0,1 definiert. Diese beispielshaften Zusatzfaktoren finden Anwendung bei der Beurteilung der Störung aus Nachbarsektoren. Bei der Beurteilung der Störung aus dem eigenen Sektor wird dagegen jeder Subsektor als gleich starke Störung betrachtet.The weight factors are as in first embodiment assigned. Add to that for subsectors Additional factors introduced become. It will be for the neighboring sub-sector the additional factor 1, for the next sub-sector the additional factor 0.7, for for the third sub-sector the additional factor of 0.4 and for the fourth, furthest distant sub-sector defined the additional factor 0.1. These are exemplary Additional factors are used to assess the disorder Neighboring sectors. When assessing the disruption from your own sector however, each sub-sector is considered to be an equally strong disruption.

Für den zu untersuchenden Kanal Ku im zweiten Sektor S2 mit dem Kanalparameter F4 ergibt sich somit 1 × 0,7 + 1 × 0,4 + 3 + 5 × 0,1 = 4,6. This results for the channel Ku to be examined in the second sector S2 with the channel parameter F 4 1 × 0.7 + 1 × 0.4 + 3 + 5 × 0.1 = 4.6.

Für den zu untersuchenden Kanal KU im zweiten Sektor S2 mit dem Kanalparameter F7 ergibt sich 1 × 1 + 1 × 0,4 + 3 + 3 + 5 × 0,7 + 5 × 0,4 = 12,9. For the channel K U to be examined in the second sector S2 with the channel parameter F 7 results 1 × 1 + 1 × 0.4 + 3 + 3 + 5 × 0.7 + 5 × 0.4 = 12.9.

Bei dieser Betrachtungsweise wird berücksichtigt, wo sich ein Teilnehmer mit einem aktiven Kanal Ka in einem Nachbarsektor befindet. Je nach Aufenthaltsort unterscheidet sich die Wirkung der Störung.This approach takes into account where a participant with an active channel K a is located in a neighboring sector. The effect of the disorder differs depending on the location.

Zusätzlich kann die Möglichkeit, Störer durch Interferenz-Eliminierung zu berücksichtigen, oder die aufgrund von Funkparametern, zum Beispiel der Sendeleistung oder der aus einem Timing Advance Wert abgeleiteten Entfernung Kanalzuweisung berücksichtigt werden. Interferenz-Eliminierungsmöglichkeiten sowie die Einrechnung von Funkparametern und Interferenz-Matrizen wurde in obigen Rechenbeispielen der Übersicht wegen noch nicht berücksichtigt.In addition, the possibility disturbers through interference elimination to take into account or those based on radio parameters, for example the transmission power or the distance channel assignment derived from a timing advance value considered become. Interference elimination options as well as the calculation of radio parameters and interference matrices was in the above calculation examples the overview because not yet considered.

Die Betrachtung wird für den gesamten zweiten Sektor S2 durchgeführt. Beim Umschalten auf den dem Teilnehmer entsprechenden Subsektor im zweiten Sektor S2 bleibt die Zuweisung erhalten. Durch die Umschaltung auf den konkreten Subsektor verringert sich die Störung durch Interferenz.The consideration is for the whole second sector S2 performed. When switching to the subsector corresponding to the subscriber the assignment remains in the second sector S2. By switching the disturbance is reduced to the concrete sub-sector Interference.

Das obige Ausführungsbeispiel lässt sich jetzt ausgehend von einem Basisstationsstandort auch auf die benachbarten Standorte bzw. Zellen bzw. sogar netzweit ausdehnen.The above embodiment can be now starting from one base station location to the neighboring one Expand locations or cells or even network-wide.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde mit Hilfe eines Simulationsprogramms erprobt. In dem Simulationsprogramm werden für ein GSM-Netz eine Reihe von Qualitätsparametern berechnet, wobei realistische Ausbreitungsbedingungen angenommen werden. Es wird beispielsweise die Blockierungswahrscheinlichkeit, die Wahrscheinlichkeit für schlechte Qualität eines Gesprächs, die Wahrscheinlichkeit von Bitfehlern und Ähnliches berechnet. Aus diesen Daten wird nachfolgend die Kapazität des Funkkommunikationsnetzes und eines Standortes bestimmt. Als Kapazität wird dabei der Verkehrswert in Erlang bestimmt, der von einem Standort bewältigt werden kann, ohne dass die Qualität eine vorgegebene Schwelle unterschreitet. Der Wert wird auf die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Zeitschlitze bezogen. Dadurch ist er unabhängig von der Zahl der Trägerfrequenzen. Der so gewonnene Wert wird in der Literatur vielfach als "Erlang Fractional Load" bezeichnet. Bei der Simulation wurden folgende Netzparameter vorgegeben:

  • – GSM-Netz mit 72 Drei-Sektorstandorten (216 Zellen)
  • – Subsektorierung mit vier Subsektoren in allen Fällen
  • – 12 Frequenzen für reine Verkehrskanäle
  • – An jedem Standort wird derselbe Satz von Frequenzen benutzt, das heisst, Frequenzwiederholfaktor 1 × 1
  • – Anzahl der Frequenzen für Verkehrskanäle (TCH-Frequenzen) pro Zelle: 6 beziehungsweise 7
The method according to the invention was tested with the aid of a simulation program. A number of quality parameters are calculated in the simulation program for a GSM network, whereby realistic propagation conditions are assumed. For example, the blocking probability, the probability of poor quality of a call, the probability of bit errors and the like are calculated. The capacity of the radio communication network and a location is subsequently determined from this data. The capacity is determined as the market value in Erlang, which can be managed from one location without the quality falling below a predetermined threshold. The value is related to the total number of available time slots. This makes it independent of the number of carrier frequencies. The value obtained in this way is often referred to in the literature as "Erlang Fractional Load". The following network parameters were specified in the simulation:
  • - GSM network with 72 three-sector locations (216 cells)
  • - Subsectoration with four subsectors in all cases
  • - 12 frequencies for pure traffic channels
  • - The same set of frequencies is used at each location, i.e. frequency repetition factor 1 × 1
  • - Number of frequencies for traffic channels (TCH frequencies) per cell: 6 or 7

Simulationsparameter:Simulation parameters:

  • – Anzahl der Gespräche in der Simulation 100.000- Number of conversations 100,000 in the simulation
  • – Gewichtsfaktoren 1 für Nachbarkanalstörung aus dem Nachbarsektor, 3 für Nachbarkanalstörung aus dem eigenen Sektor, 5 für Gleichkanalstörung aus dem Nachbarsektor- weight factors 1 for adjacent channel interference the neighboring sector, 3 for Adjacent channel interference from our own sector, 5 for Co-channel interference from the neighboring sector
  • – Zusatzfaktoren für Subsektoren: 1; 0,7; 0,4; 0,1- additional factors for subsectors: 1; 0.7; 0.4; 0.1
  • – Interferenzschwelle für gewichtete Summe: 9, das heisst, ein zu untersuchender Kanal wird nur zugewiesen, wenn sich ein Summenwert < 9 ergibt, andernfalls wird das Gespräch abgewiesen.- interference threshold for weighted Total: 9, which means that a channel to be examined is only assigned if a total value <9 otherwise the conversation is rejected.

Simulationsergebnis:

Figure 00130001
Simulation results:
Figure 00130001

Kapazität 1 ist der Wert, der sich ohne Gewichtung der Subsektoren, das heisst, ohne Einbeziehung der Ortsinformationen, wie anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläutert, ergibt.Capacity 1 is the value that is without weighting the sub-sectors, that is, without including the Location information, as explained with reference to the first embodiment.

Kapazität 2 ist das Ergebnis, das sich unter Einbeziehung der Ortsinformationen in den Kanalalgorithmus, wie er anhand des zweiten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, ergibt.Capacity 2 is the result of that including the location information in the channel algorithm, as it is based on the second embodiment explained was yielded.

Es zeigt sich, dass die Berücksichtigung der Ortsinformation, wie anhand des zweiten Ausführungsbeispiels erläutert, eine Steigerung der Kapazität von 23 bis 25% ergibt.It turns out that the consideration the location information, as explained using the second exemplary embodiment, a Increase in capacity from 23 to 25%.

Eine Berücksichtigung der Interferenz-Eliminierungs-Möglichkeiten bei Netzwerk und Teilnehmerstationen sowie die Berücksichtigung der Kanalbelegungen in unterschiedlichen Zellen sowie deren gegenseitige Wechselwirkung sowie die Berücksichtigung weiterer Funkparameter lassen nochmals weitaus mehr Kollisionen zwischen Kanälen in unterschiedlichen Zellen zu. Damit kann der Kanal-Reuse im Netz nochmals deutlich gestei gert werden, so dass die gesamte Netz-Kapazität drastisch gesteigert wird.A consideration of the interference elimination options network and subscriber stations as well as the consideration the channel assignments in different cells and their mutual interaction as well as consideration further radio parameters leave even more collisions between channels in different cells too. This allows the channel trap in the network again significantly increased, so that the total network capacity drastically is increased.

Claims (12)

Verfahren zur Kanalzuweisung in einem zellularen Funkkommunikationssystem, bei dem zur Kanalzuweisung für eine Verbindung in einer Zelle zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation derjenige Kanal bestimmt wird, für den Gleichkanalstörungen und Nachbarkanalstörungen aus benachbarten Zellen und Nachbarkanalstörungen aus derselben Zelle eine vorgegebene Schwelle nicht überschreiten, wobei die in derselben Zelle und in den benachbarten Zellen durch aktive Mobilstationen benutzten Kanäle berücksichtigt werden.Procedure for channel assignment in a cellular Radio communication system in which channel assignment for a connection in a cell between a mobile station and a base station which channel is intended for the co-channel interference and adjacent channel interference from neighboring cells and adjacent channel interference from the same cell do not exceed a predetermined threshold, being those in the same cell and in neighboring cells channels used by active mobile stations are taken into account. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei der Kanalzuweisung die Positionen von aktiven Mobilstationen innerhalb von benachbarten Zellen werden.A method according to claim 1, wherein in the channel assignment the positions of active mobile stations within neighboring ones Cells become. Verfahren nach einem der Anspruch 2, – bei dem die Zellen mittels Strahlformung von Antennen in Teilbereiche unterteilt werden, – bei dem aus der Strahlformung die Positionen der aktiven Mobilstationen innerhalb der jeweiligen Zellen abgeleitet werden.Method according to one of claim 2, - in which the cells are divided into sub-areas by means of beam shaping of antennas become, - at the positions of the active mobile stations from the beam shaping can be derived within the respective cells. Verfahren nach Anspruch 2, – bei dem anhand von Funkparametern oder unter Zuhilfenahme von Lokalisierungs-Diensten die Position der aktiven Mobilstationen bestimmt wird.Method according to claim 2, - in the case of radio parameters or the position with the help of localization services of the active mobile stations is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Interferenz-Eliminierungsfähigkeiten von Mobilstation und/oder Basisstation berücksichtigt werden.A method according to any one of claims 1 to 4, in which interference elimination capabilities from the mobile station and / or base station are taken into account. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem Störungen und/oder Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Zellen als Interferenz-Matrix gewichtet in die Berechnung eingehen.Method according to one of claims 1 to 5, in which faults and / or Interactions between different cells as an interference matrix weighted in the calculation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zur Bestimmung der Kanalzuweisung ein Regel-System betrachtet wird, in dem die Positionen der aktiven Mobilstationen und Zellen, die Interferenz-Eliminierung, die Funkparameter der aktiven Mobilstationen und der Basisstationen, die Gleichkanalstörungen aus benachbarten Zellen, die Nachbarkanalstörungen aus benachbarten Zellen und die Nachbarkanalstörungen aus derselben Zelle mit unterschiedlichen Gewichten berücksichtigt werden.Method according to one of claims 1 to 6, in which for determining a channel system is considered in which the Positions of active mobile stations and cells, interference elimination, the radio parameters of the active mobile stations and the base stations, the co-channel interference from neighboring cells, the adjacent channel interference from neighboring cells and the adjacent channel interference same cell with different weights become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Kanal durch einen Zeitschlitz und eine Frequenz oder ein Frequenzsprung-System oder bei CDMA Systemen durch einen Code definiert ist.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the channel through a time slot and a frequency or a frequency hopping system or is defined by a code in CDMA systems. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem bei der Ermittlung des Kanals für einen vorgegebenen Zeitschlitz für jeden unbenutzten Frequenzwert berücksichtigt wird, ob derselbe Frequenzwert in den benachbarten Zellen benutzt wird und ob benachbarte Frequenzwerte in den benachbarten Zellen oder in derselben Zelle verwendet werden.A method according to claim 8, wherein in the determination of the channel for a predetermined time slot for every unused frequency value is taken into account whether it is the same Frequency value is used in the neighboring cells and whether neighboring ones Frequency values in the neighboring cells or in the same cell be used. Verfahren nach Anspruch 9, – bei dem einer Nachbarzelle, in der derselbe Frequenzwert benutzt wird, ein erster Wert, einer benachbarten Zelle, in der ein benachbarter Frequenzwert benutzt wird, ein zweiter Wert, derselben Zelle, in der ein benachbarter Frequenzwert benutzt wird, ein dritter Wert zugeordnet wird, – bei dem zur Beurteilung der Störung der Summe aus den zugeordneten ersten Werten, zweiten Werten und dritten Werten gebildet wird, – bei dem der Kanal mit derjenigen Frequenz zugewiesen wird, für den die Summe eine vorgegebene Schwelle nicht überschreitet.Method according to claim 9, - that of a neighboring cell, in which the same frequency value is used, a first value, one neighboring cell in which an adjacent frequency value is used becomes a second value, the same cell in which an adjacent Frequency value is used, a third value is assigned, - in which to assess the disorder the sum of the assigned first values, second values and third Values is formed - at to which the channel with the frequency for which the Sum does not exceed a predetermined threshold. Verfahren nach Anspruch 10, – bei dem die Funkparameter und Position der Teilnehmerstationen/Zellen sowie die Interferenz-Eliminierungsfähigkeiten in die ersten, zweiten und dritten Werte eingerechnet werden.A method according to claim 10, - in which the radio parameters and position of the subscriber stations / cells as well the interference elimination capabilities be included in the first, second and third values. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der ermittelte Kanal nur zugewiesen wird, wenn die Summe eine von den Dienste-Anforderungen der Teilnehmer-Station abhängende Schwelle nicht überschreitet.The method of claim 10 or 11, wherein the determined channel is only assigned if the sum is one of the Service requirements of the subscriber station do not exceed the threshold dependent.
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